网络化条件下的舰空导弹远程提示交战样式*1



网络化条件下的舰空导弹远程提示交战样式*1

金钊

(海军大连舰艇学院，辽宁 大连116018)

摘要：舰空导弹网络化发展是解决水面舰艇防空反导的根本途径，系统分析了现代空袭环境对防空效能的影响因素，提出编队防空反导作战中，目标发现概率和发现距离是制约防空作战效能的关键因素。对网络化防空反导作战中的远程提示交战样式进行了描述，给出了定义及其作战流程。最后给出了远程提示交战对舰空导弹防空反导快速反应能力的提升，包括提前目指进行诸元解算以及快速稳跟实现远界杀伤。

关键词：网络化；舰空导弹；远程提示；交战样式

0引言

现代海上空袭作战中，超声速、掠海、末端机动反舰导弹成为水面舰艇编队的最大威胁。由于目标难于探测、跟踪，交战时间非常短促，极大地限制了防空反导武器，尤其是舰空导弹的拦截纵深，使水面舰艇反导压力日益增大。从目前世界军事强国有关防空反导作战发展的趋势来看，舰空导弹网络化是水面舰艇编队防空反导作战方式转变的必然趋势。正是基于这样的认识，美海军在20世纪90年代中后期提出了网络中心战这一概念和理论，并大力发展协同交战能力(cooperative engagement capability,CEC)技术和海军防空一体化火控系统(navy integrated fire control-counter air,NIFC-CA)[1]。信息化相关技术的应用，使水面舰艇防空反导的作战样式、指挥方式、作战流程等发生了显著变化，远程提示、接力制导、远程控制等新的作战样式被提出[2-4]。然而，舰空导弹实现真正的协同防空反导取决于信息传输、传感器和制导控制网络化程度和水平，只有3个网都完成一体化协同作战才能形成网络化反导[5]，这个过程将是分阶段、渐进式来实现的。

因此，目前关于新型作战样式的相关研究仍然停留在概念本身。如何利用信息技术的发展，快速提高水面舰艇防空反导作战能力，本文按照“立足技术变革探索战术创新，基于装备使用研究作战方式”的自下而上、从技术到战术的研究思路，通过分析空袭威胁环境对水面舰艇防空反导作战效能的影响，对远程提示交战样式下的作战过程及其对作战效能的提升进行了研究，力求从迅猛发展的技术中为作战“找好处”。

1现代空袭环境对防空效能的影响

现代信息化条件下海上反舰作战，敌方通常使用反舰导弹在干扰条件下进行隐身和超低空掠海攻击，使水面舰艇编队防空反导体系对目标的发现概率大幅度下降，目标发现距离进一步减小。留给编队防空反导作战的时间，与抗击密集来袭多目标协同攻击所需时间的要求极不协调，造成防空效能大幅下降[6]。

编队舰空导弹系统保护编队内每艘舰艇的防空效能，可表示为

(1)

式中：E(D)为防空效能，对水面舰艇来说是在一次空袭中不被毁伤的概率；M为发现来袭目标数量；Wi为舰空导弹对第i个空中目标的杀伤概率；Qi为第i个空中目标的威胁权值。

这里的空袭目标数M，包括了能够拦截的目标数Ml和无法拦截的目标数Mwl,其中Ml=MPsj，Psj为射击概率。Mwl包括了已发现但无法拦截目标和未发现的目标，即Mwl=M(1-PfxPsj),Pfx为发现目标概率，对这2类目标，舰空导弹的杀伤概率均为0。

在空袭目标总数一定的情况下，对来袭目标无法实施拦截，主要原因包括2个方面：一方面是由于目标采用隐身、干扰等战术措施，对空搜索雷达发现目标概率降低，甚至无法发现目标，部分目标在无抗击的情况下突防，防空效能降低；另一方面是目标采用超低空掠海飞行，发现距离较近，目标在舰空导弹发射区内停留的时间短，留给舰空导弹进行射击的时间少，舰空导弹射击概率降低，部分目标在无抗击的情况下突防，防空效能降低。

2影响因素分析

水面舰艇防空反导作战对目标的探测发现依赖于外部预警系统、本舰警戒雷达和对空搜索雷达，发现目标的距离严重受到地球曲率(在低空)的影响和发射功率的影响。虽然编队防空可利用预警机、编队相邻舰艇的预警信息进行预先的机动和准备,但是由于舰空导弹武器系统的使用必须依赖本舰对空搜索雷达发现目标，并给出目标指示，才能对目标进行精确跟踪并发射导弹。从本舰对空搜索雷达发现目标，到建立目标航迹，进行目标指示通常需要10余s的时间，在严重干扰条件下所耗时间将更长，严重制约了防空反导作战效能。

当仅考虑目标发现概率，假定射击概率Psj为1时，多枚反舰导弹对水面舰艇的空袭效能，可以表示为[7]

(2)

式中：[]表示取整。显然，目标发现概率越高，敌方空袭效能越低。进一步考虑射击概率时，式(2)更改为

(3)

式中：第2项表示未受到抗击的目标没有毁伤我舰艇的概率，显然射击概率越高，敌方空袭效能越低。但是，在防空反导作战过程中射击概率受到发现目标距离的直接影响，射击概率Psj可用舰空导弹的火力密度λmis与需完成射击目标流密度λobj的比值来表示[8]：

(4)

因此编队防空反导作战中，目标发现概率和发现距离是制约防空作战效能的关键因素。当舰空导弹武器系统所需目标数据信息，主要是由发射平台来提供时，舰空导弹武器系统与本舰对空搜索雷达、制导雷达的关系是“绑定”的。而本舰雷达由于受到诸多限制，尤其是在复杂环境下，探测距离、发现概率、稳定跟踪距离等都无法满足舰空导弹的要求，

甚至限制了舰空导弹武器系统作战效能的发挥[9]。因此，必须打破这种束缚，使编队内多平台传感器、指控系统、舰空导弹武器系统实现组网、信息共享。

3远程提示交战样式

在网络化防空反导的初始发展阶段，可实现多传感器组网协同探测、复合跟踪与识别，目标发现概率将大幅度提高[4]。在现有舰空导弹武器系统技术条件下，如果编队指控系统具备给编队内舰艇提供远程目标指示的能力，编队即可实现远程提示交战，将可能在短时间内给舰空导弹防空反导带来战斗力的提升。远程提示交战，即编队利用远程平台发现对本舰平台实施攻击的空中目标，本舰平台接收编队指控中心的目标指示，引导自身对空搜索雷达和跟踪制导雷达搜索跟踪目标，对进入本舰平台作战空域内的目标进行独立自主的导弹发射和制导控制，如图1所示。

远程提示交战样式，利用远程平台或多平台对来袭目标的协同探测优势，提前进行威胁预警，提示引导受攻击平台在舰空导弹杀伤区远界上对目标实施拦截，实现了舰空导弹武器与制导雷达的高度“协同”。当本舰未发现目标但存在远程目指，本舰制导雷达能够跟踪目标和制导导弹，且预测遭遇点在本舰制导雷达作用范围内，采用远程提示交战，作战流程如图2所示。远程提示交战适用于对各类反舰导弹，尤其是隐身、施放干扰目标进行拦截。

图1　远程提示交战示意图Fig.1　Long-distance cueing engagement sketch map

4远程提示对防空效能的提升

在远程提示交战中编队可利用预警机、水面舰艇等远程平台进行远距离侦察，特别是对低空目标。观察手段包括目标搜索雷达、射频被动探测系统、红外探测系统以及光学探测设备等，对目标的发现将能够得到保证。通过对防空效能的分析可得出，在对目标发现概率一定的条件下，射击概率越高，防空效能越高，而影响射击概率的一个主要因素是对空作战中需要一定的反应时间[10]。

对空作战反应时间Tzf，是指舰上对空搜索雷达首次发现空中来袭目标到向该目标射出首发舰空导弹所需的时间。不考虑人为因素，舰空导弹武器系统的反应时间Tfy和目标指示时间Tmz是影响舰空导弹对空作战快速反应能力的主要因素。从远程提示交战作战流程可以看出，对于本舰平台，其作战效能的提升主要源于在本舰平台发现目标之前就能通过接收编队远程目标指示，提前进行射击诸元解算、制导雷达预定和火力分配，在本舰雷达发现目标之后，能立即进行拦截性判断并进行导弹发射，提高了编队防空反导指挥系统的实时性，降低了对空作战反应时间[11]。

(1) 提前目指进行诸元解算

在单平台独立探测条件下，目标指示时间Tmz，是指在对空搜索雷达发现并跟踪目标，且指控系统完成目标信息处理后，舰指挥员进行目标分配，然后由舰指挥所将目标指示给相应的武器系统进行抗击[12]。而远程提示交战样式中，编队信息高度共享，远程平台可为本舰提供火控数据级别的目标指示数据，此时目标仍然在本舰对空搜索雷达和制导雷达作用距离之外[13]。如图3所示，正是由于提前接收了目标指示，舰空导弹武器系统可根据目指信息进行射击诸元解算，主要是进行制导系统提前预定，精确指向目标来袭方向，此时舰空导弹武器系统应完全处于发射准备好状态。

图2　远程提示交战作战流程Fig.2　Long-distance cueing engagement combat flow

图3　单平台独立探测与远程提示交战对空作战反应时间对比Fig.3　Contrast of anti-air combat reaction time of single platform unaideddetection and long-distance cueing engagement

要实现提前目指，在实际作战中可能存在2种情况，一种是本舰舰空导弹武器系统已经完成最后准备，可直接接收远程目标指示；另一种是本舰舰空导弹武器系统尚未准备好，需要经过一段时间，才能进入战斗状态，接收目指。对于后一种情况，要发挥远程提示交战所能带来的作战效能提升，需要编队指挥员及时准确地发出战斗警报，通常由来袭目标距离射击舰艇的距离来衡量。

Djb=Dmz+vmtzb,

(5)

式中：tzb=max{tzbi}，i=1,2,3,…，表示与防空反导相关的武器装备类型。

假设要想实现远程提示交战，最小目标指示距离Dmzmin=35 km，vm=300 m/s，tzb=200 s，则Djb=95 km。如果Djb<90 km，则由于系统准备时间较长，远程提示将无法发挥作用。因此编队防空反导作战为了能够保证对目标的可靠拦截，编队应根据预警信息及时提高战斗准备等级。

(2) 快速稳跟实现远界杀伤

舰空导弹武器系统接到目标指示到导弹发射离筒的时间间隔，称之为系统反应时间Tfy，具体包括制导设备调转、搜索并稳定跟踪、射击诸元解算、导弹发射等。舰空导弹武器系统的制导雷达为保证对目标的探测和导弹的制导，其有效作用距离必须大于导弹的最大斜距。因此舰空导弹制导雷达的有效作用距离也就限制了舰空导弹杀伤区远界。

当目标在某一高度上作等速水平直线飞行时，上述作战过程可用图4来描述。

图4　舰空导弹杀伤区远界受制导雷达限制示意图Fig.4　Sketch map of limitation of control and guiding　　　radar to ship-to-air missile kill zone

图中符号的意义如下：vm为目标速度;L为水平距离；Hm为目标飞行高度；Dss为导弹杀伤目标距离；Dzd为制导雷达的有效作用距离；ε为导弹的高低角；t4为舰空导弹在空中的飞行时间；t3为导弹发射的时间；t2为射击诸元解算的时间；t1为制导系统稳定跟踪目标所需的时间。

根据图中的几何关系，有

即

L=l+Dsscosε，

求解得出：

(6)

式中:l=(t1+t2+t3+t4)vm,它是从系统接收到目标指示到导弹与目标相遇这段时间内目标飞过的距离。由式(6)可以看出，在一定的条件下，显然，Dzd越大，Dss也越大；反之亦反，即舰空导弹的杀伤区远界取决于制导雷达的有效作用距离Dzd。但由于对舰空导弹的制导只能够在雷达直视距离上实现，尤其在超低空至海面的范围内，制导雷达有效作用距离十分有限。

5结束语

为了能够实现远程提示交战，要加快发展联合预警和调度网，联合搜索(目标指示)和指控网的建设，保证及时发现目标，特别是低空目标，能够及时向各防空反导平台提供目标指示，使各平台能及时做好战斗准备，以充分发挥舰空导弹武器作战效能。现代目标搜索(目标指示)雷达容易达到较高的目标探测精度，但它不可能代替制导雷达，它的主要任务是适时发现目标，保证在防空导弹发射区外，以高概率完成目标发现这一任务。舰载搜索雷达必须提高发现目标的能力(包括发现目标的距离，发现目标的概率)。而舰空导弹的制导雷达对目标指示精度的要求应在保证可靠截获的条件下，尽可能放宽，这也是网络化防空反导作战的基本要求。

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Ship-to-Air Missile Long-Distance Cueing Engagement Mode Under Networked Condition

JIN Zhao

(Dalian Naval Academy,Liaoning Dalian 116018, China)

Abstract:The ship-to-air missile networked development is an ultimate way to solve warship air defense and antimissile warfare. The influencing factor of air defense efficiency is analyzed under the modern air attack circumstance. The target detecting probability and detecting distance are main factor that limit air defense efficiency in formation air defense and anti-missile warfare. The long-distance cueing engagement mode is described in networked air defense warfare, and the definition and combat flow are presented. Finally, the reaction ability increasing of ship-to-air missile in long-distance cueing engagement is presented, including advanced cueing to calculate data and fleetly tracking to achieve far boundary kill and wound.

Key words:networked; ship to air missile; long-distance cueing; engagement mode

中图分类号：TJ762.3+3

文献标志码：A

文章编号：1009-086X(2015)-05-0052-06

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.05.009

通信地址：116018辽宁大连海军大连舰艇学院导弹系E-mail：phil.jin@tom.com

作者简介：金钊(1979-)，男，辽宁抚顺人。讲师，博士，研究方向为舰空导弹武器与作战使用。

*收稿日期：2014-06-16；修回日期：2014-08-22